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1、35KV 智能变电站设计方案摘要保障能源安全和应对气候变化是世界各国共同面临的重大课题。近年来，世 界主要发达国家相继开展了智能电网相关研究工作，国内外智能电网技术快速发 展并得到广泛应用，电网向智能化方向发展已成为必然趋势。对电网智能化发展 的关键智能变电站的建设，进而提出了 35kV智能化变电站的优化设计方案, 对智能化电网的建设具有一定的指导作用。本文首先分析了智能变电站的基本原理，以及对应的特征和构成特点，提出 智能变电站设计的关键因素，然后分析了智能变电站主要一次设备的构成、特点， 其次说明了智能变电站二次系统构成的一些因素，根据上面的研究，智能变电站 的设计是很复杂的问题，也是整个
2、智能电网建设的关键部分，对智能电网运行产 生一定的影响。关键词：智能电网、智能设备、智能组件、设计方案ABSTRACTEnsuring energy security and climate change is a significant task faced by countries around the world together. In recent years, the worlds major developed countries have carried out the smart grid related research work, the smart grid techn
3、ology rapid development and widely used at home and abroad , the power grid to the intelligent direction has become an inevitable trend. For the key to the development of intelligent power grid , the construction of intelligent substation , and then puts forward the optimized design scheme of intell
4、igent 35 kv transformer substations, the intelligent power grid construction has a certain guiding role.This article first analyzes the basic principle of intelligent substation , and the corresponding characteristics and composition characteristics, the key factors for the design of intelligent sub
5、station, then analyzed the composition and characteristics of intelligent substation main equipment once, then illustrates the intelligent substation secondary system consisting of some factors, according to the above research, the design of intelligent substation is a very complicated problem, is a
6、lso the key part of the smart grid construction, a certain influence on the smart grid operation.Key words： The smart grid, smart devices, intelligent components, design scheme目录目录3第一章 绪论51.1 选题的背景及意义 51.2 国内外智能电网发展概述 5第二章 智能变电站介绍72.1 智能变电站的构成 72.1.1 智能变电站的特征及功能72.1.2 智能变电站特点72.2 智能变电站设计的关键因素 82.3 I
7、EC61850 标准及其特点 92.4 本章小结 9第三章 智能变电站的一次设备设计103.1 引言103.2 智能一次设备的构架与组成103.2.1 智能一次设备的构架103.2.2 传感器103.2.3 智能组件103.3 电子式互感器与数字采样技术 113.3.1 电子式电流互感器123.3.2 电子式电压互感器123.3.3 电子式互感器的技术优点123.4 一次设备状态监测133.4.1 在线监测133.4.2 离线检测143.5 本章小结 14第四章 智能变电站二次系统设计154.1 智能变电站一体化信息平台 154.1.1 一体化信息平台介绍154.1.2 一体化信息平台特点15
8、4.2 智能变电站二次系统154.2.1 时间同步系统164.2.2 交直流一体化电源164.2.3 辅助系统 174.3 本章小结 17第五章 未来与展望 185.1 结论 185.2 展望 18第六章 总结 19参考文献20致谢21第一章 绪论1.1 选题的背景及意义当前我国的经济发展迅速，社会对能源的需求也越来越高，能源的稳定性对 整个社会的稳定以及社会的发展和繁荣起着重要的作用，随着当前经济的不断提 升，经济的安全与发展受到各个地区的关注。特别是进入到21 世纪以来，全球 环境发生的明显改变，能源越来越短缺，经济发展遇到了前所未有的瓶颈，上面 的因素都是制约电力行业发展所要面临的一些问
9、题，因此电力工业被赋予的极其 重要的社会责任，为了更好的履行职责，发展智能电网是当前电力工业发展趋势， 也是必然选择。我国自改革开放以来，社会保持高速发展，社会用电总量持续增加，在冬季 和夏季的高峰期时间段，有的地点不得不采取拉闸限电的方式进行电力调节。历 史和经验告诉我们，电力建设必须要先于经济发展的步伐，如果电力发展滞后， 就会对整个经济的发展产生重要影响，其次，我国各种自然资源主要集中在西北 地区和西南地区，但是用电负荷主要集中在沿海经济发达的省份，因此建设特高 压进行输电建设是必然途径，通过特高压输电网络，能够缓解各个地区的负荷不 平衡，尽管上述的输电方式较为先进，但是面临了很多工程难
10、题以及技术难关， 从而为电网的稳定运行带来了极大的挑战。此外各种电力电子装置的广泛使用， 使电网的复杂度进一步提升，对电力系统的安全稳定运行提出的更高要求。正是 在这样的背景下，各个国家都在开展智能电网的发展和研究，向智能化方向转变， 而智能变电站设计是其中的一个重要环节，该环节的设计合理与否，对整个电网 产生重要影响，加快特高压电网的建设步伐，能够快速的实现我国电网的跨越式 发展，有效的实现互动、经济、高效、清洁的现代化电网，为实现经济的又好又 快发展提供强大的支撑。1.2 国内外智能电网发展概述智能电网发展过程中，主要有6 个环节，分别为 1、发电，2、线路，3、变 电，4、配电，5、用电
11、，5、调度，建设智能变电站是其中的一个目标。美国最 先进行智能电网的建设，最早是进行电力基础设置战略防护提出的这个智能电网 概念，在2003 年，美国的相关研究机构组建了世界上第一个智能电网的框架结 构，后续又成了相关的研究项目以及国家能源技术实验室，有专门的研究机构设 计智能电网。在2008 年终，美国的科罗拉多州的波尔得城市，率先成为了美国 的一个智能电网城市，此后，很多的电气巨头都与美国共同开发智能电网，此后 美国政府公布想相关的投资计划，社会各界开始对智能电网的开发和建设工作。 在欧洲，他们的电网运行形式与美国不同，对智能电网的研究主要针对分布式能 源方面以及可再生能源的利用方向，通过
12、对新能源的开发利用，从而带动整个社 会的发展。目前，日本东京的一个电力公司电网被世界上认为是最接近智能电网 运行的网络，值得其他国家的相关技术人员进行分析和研究。此外，随着科技发 展和信息化水平的提高，智能家具、电动汽车、智能电网、智能交通、智能建筑 等等都是未来的发展方向。正是社会各方面的不断推进，需要我们加快发展智能 电网，从而满足社会各界对能源的需求，才能够满足对客户提供更多个性化、多 样化、互动化的需求，从而进一步提高服务水平和质量。我国虽然对智能电网的研究步伐稍晚，但是我国对相关的技术领域进行了深 入的研究，当前我们很多领域以及达到世界领先水平，特别是特高压建设和输电 等诸多领域，在
13、配电领域智能化的应用研究也在稳步推进。此外中国很多的电气 研究院，如中国电气科学研究院等单位承担了国家制定的 973 计划，从而提高大 型互联网的运行可靠性，为发展智能型电力系统动态调度和有效的调控提高保 障，此外通过上面的研发还能够为智能电网的运行控制提供很好的发展平台。智 能电网发展的核心组成环节就是智能变电站，因此深入的开发研究智能变电站， 解决各项技术面临的挑战和困难，从而保障整个智能电网的研究，为我国智能电 网发展奠定良好基础。第二章 智能变电站介绍2.1 智能变电站的构成智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转换和控制的核心平台之一，是 智能电网的重要组成部分，它是衔接智能电网发电
14、、输电、变电、配电、用电和 调度六大环节的关键，同时也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。 2.1.1 智能变电站的特征及功能智能变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息 数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测 量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、 智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。智能变电站作为屯力 网络的节点，同常规变电站一样连接线路、输送电能，担负着变换电压等级、汇 集电流、分配电能、控制电能流向、调整电压等功能。与此同时，智能变电站能 够完成比常规变电站范围更宽、层次更
15、深、结构更复杂的信息采集和信息处理， 变电站内、站与调度、站与站之间、站与大用户和分布式能源的互动能力更强， 信息的交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。智能变电站具有全站信息 数字化、通信平台网络化、信息共享标准化和高级应用互动化等主要功能：(1) 实现信息数字化。全站信息数字化指实现一次、二次设备的灵活控制， 且具备双向通信功能，能够通过信息网进行管理，满足全站信息采集、传输、处 理、输出过程完全数字化。(2) 实现通信平台网络化。变电站可根据实际需要灵活选择网络拓扑结构， 利用冗余技术提高系统可靠性;互感器的采样数据可通过过程层网络同时发送至 测控、保护、故障录波及相角测量等装置，进
16、而实现了数据共享 ;利用光缆代替 电缆可大大减少变电站内二次回路的连接线数量，从而也提高了系统的可靠性。(3) 实现信息共享标准化。信息共享标准化指形成基于同一断面的唯一性、 一致性基础信息，统一标准化信息模型，通过统一标准、统一建模来实现变电站 内外的信息交互和信息共享。(4) 实现高级应用互动化。高级应用互动化指实现各种变电站内/外高级应用 系统相关对象的互动，全面满足智能电网运行、控制要求。2.1.2 智能变电站特点智能变电站釆用先进技术与设备，强调优化系统结构与功能，其根本是服务 于应用，从业务需求出发，把技术问题、经济问题、管理问题统筹考虑，实现对 三态数据(稳态数据、暂态数据、动态数据)的统一采集和处理，从而提高智能电 网对
